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纯烯锌Graphene zinc powder coating

运用广泛而普遍的锌粉阴极保护涂料,其锌的利用率不到40%,造成了巨大的浪费。
将石墨烯添加到锌粉底漆中,锌粉涂料的各个方面的性能得到大幅的提高。

产品介绍

什么是纯烯锌?

纯烯锌又叫石墨烯锌粉涂料,是将高纯度石墨烯(98%)添加到高纯度锌(99.6%)粉底漆中。腐蚀发生时石墨烯活化了金属锌颗粒,锌被充分利用,大幅提高各项防腐性能。

利用锌来对钢铁进行防腐保护,是目前最常用的方法。有研究表明现有富锌涂层中锌的利用率仅30%不到,主要是树脂对锌的包裹,和锌被氧化成锌盐形成的导电阻隔所致。

因此即使富锌涂层,仍然存在服役期短,维护费用高的问题。如何提高锌的利用率?来达到更好的防腐性能,成为行业需要突破的问题。

纯烯锌在锌的阴极保护机理上,引进纯碳本征石墨烯,将配方进行优化,全面激活高纯度锌。获得阴极保护、屏蔽效应、抑制作用三合一的防腐蚀机理,表现出卓越的防腐性能。

第 4 代防腐“锌技术”

人类的梦想和想象力推动了技术的进步,随着纳米技术发展和石墨烯新材料的出现,对利用锌的防护技术,在50多年的徘徊后,石墨烯锌粉涂料取得具有自主知识产权技术的重要突破。

  • 热镀锌、热喷锌

    1837年 法国

    将锌高温溶解浸涂或通过火焰/电弧溶解喷涂

    ☆ 不环保  ☆ 能耗高

    ☆ 效率低  ☆ 成本高

  • 富锌底漆

    1940年 欧洲

    国外:锌≥70%
    国内:锌≥60%

    ☆ 涂装效率高

    ☆ 锌的利用率低

  • 冷喷锌

    1970年 比利时

    全锌≥95%

    ☆ 比富锌底漆成本高

    ☆ 难与封闭剂配套

  • 石墨烯锌粉涂料

    2016年 中国

    纯碳薄层石墨烯
    全面激活高纯度锌

    ☆ 最优的防腐

    ☆ 最高的性价比

纯烯锌是采用源自于中科院苏州纳米所的石墨烯技术,由苏州格瑞丰纳米科技公司定制开发纯碳薄层石墨烯材料,和基于涂创时代第三方研发平台授权的专利技术。是将科研和应用充分结合、产业链协同创新的成果。

相对于富锌涂料、热喷锌、热浸锌,最大化的提高锌的利用率,且施工简单,将锌的使用变得更加环保、成本低,是目前已知防腐性能最好的材料,最佳性价比的防腐手段。

性能特点

阴极保护性能

石墨烯共轭结构使其具有很高的电子迁移率,添加在锌粉涂料中,保证了锌粉之间的良好的导电性,同时与经过喷砂、抛丸处理过钢铁基材保持充分的电化学接触,形成导电网络。

腐蚀发生时石墨烯活化了金属锌颗粒,锌被充分利用,持久的发挥电化学保护作用。石墨烯对腐蚀介质不可渗透性,两者协同相互作用,增强了阴极防护性能。

纯烯锌采用高纯度石墨烯(98%)和高纯度锌(99.6%),我们也将锌粉中的铅、铁、镉、及锌的氧化合物降到最低,更有利于发挥出阴极保护性能,同时也消除了其他质量隐患。

富锌底漆保护示意图

纯烯锌保护示意图

片状屏蔽效应

相对传统防腐涂料采用铝箔、玻璃鳞片、云母氧化铁屏蔽隔离,纯烯锌中的石墨烯更薄(<3纳米)、更多(≈100万亿片/克)、更纯(C>98%)。一平米的纯烯锌涂层,石墨烯展开可覆盖面积约等于1000平米,且原子层石墨烯材料,具有不可渗透性,表现出超强的屏蔽隔离性能。

三合一的防腐机理

石墨烯层与层之间有良好的润滑作用,其片层结构可以将涂层分割成许多小区间,能够有效地降低涂层内部应力,消耗断裂能量,进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。

耐腐蚀性能的对比(盐雾测试)

  • 某国际品牌 80% 锌含量
    富锌底漆1800h 盐雾

    划痕锈蚀堆积有蔓延现象有很多白色锌盐

  • 国内某石墨烯锌粉涂料
    720h 盐雾

    划痕处锈蚀严重面板涂层起泡

  • 纯烯锌
    5040h 盐雾

    划痕处单向扩蚀≤2.0mm,未划痕区无起泡、生锈、开裂、剥落等现象

超强的附着力

纯烯锌优异的力学性能和纳米结构特性,在钢构维修ST2、ST3手工动力工具除锈的表面有很强的容忍性,对基材进行渗透,形成锚定效应,产生良好的附着力,高达10兆帕以上。

抗开裂机械性能

行业标准

石墨烯锌粉涂料的行业标准

石墨烯锌粉涂料已经获得行业普遍认可,陆续出台了化工行业产品标准,纳入公路桥梁钢构防腐技术条件,船级社海上风电防腐技术规范标准。

纯烯锌成为:第4代防腐“锌技术”,较传统重防腐涂料防腐性能提高3倍以上,是我国自主知识产权新一代重防腐涂料的发展方向,并有助于打破国外诸多涂料巨头对我国80%重防腐涂料市场的垄断。


标准号 名称 生效
TR08057 CCS船级社认证风力发电《涂料产品认证实施专用规则》 2021
HG/T5573-2019 《石墨烯锌粉涂料》 2020
JT/T722-2021 《公路桥梁钢结构防腐涂料技术条件》 2021
ISO 12944-2017 Part5 防护涂料体系-对于采用新技术解读实验室测试的结果至少达到ISO12944-6的要求。被验证是行之有效的新技术锌粉的含量不做要求 2017
工业和信息化部国家发改委科技部 《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》 2015
工业和信息化部重点推进产品目录 《重点新材料首批次应用示范指导目录》 2019
T/ CSTM 00229- 2020 《涂料中石墨烯材料的测定》扫描电镜+能谱法 2020
TCSTM00028 《石墨烯改性无溶性导静电涂料》表面电阻率1X105-1X1011 2019

纯烯锌与国家标准技术指标对比 HG/T 5573-2019

项目 技术指标
Ⅰ型石墨烯无机锌粉涂料 Ⅱ型石墨烯环氧锌粉涂料 纯烯锌
在容器中状态 粉料:应呈微小的、均匀粉末状态;
液料、浆料:搅拌混合后应无硬块,呈均匀状态。
粉料:应呈微小的、均匀粉末状态;
液料、浆料:搅拌混合后应无硬块,呈均匀状态。
一致
石墨烯材料的定性 含有石墨烯材料 含有石墨烯材料 一致
干燥时间(表干)≤h
干燥时间(实干)≤h
1
8
2
24
一致
耐冲击性/cm 50 50 一致
附着力(拉开法)≥MPa 3 6 10
连续冷凝试验 大气腐蚀性等级(C2~C3) 480h不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 480h不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 通过
大气腐蚀性等级(C4~C5) 720h不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 720h不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 通过
中性盐雾试验 大气腐蚀性等级(C2~C3) 720h划痕处单向扩蚀≤1.5mm,未划痕区不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 720h划痕处单向扩蚀≤1.5mm,未划痕区不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 >7000
大气腐蚀性等级(C4~C5) 1440h划痕处单向扩蚀≤1.5mm,未划痕区不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 1440h划痕处单向扩蚀≤1.5mm,未划痕区不起泡、不生锈、不开裂、不剥落 >7000

配套方案

储罐 C4环境

部位 油漆种类 干膜厚度
外表面 纯烯锌 80µm
纯烯锌中间漆 100µm
氟碳面涂/聚氨酯面涂 80µm
内表面 石墨烯导静电涂料 160µm

桥梁 C5环境

部位 油漆种类 干膜厚度
外表面 纯烯锌 80µm
纯烯锌中间漆 160µm
氟碳面涂/聚氨酯面涂 80µm
内表面 纯烯锌 80µm

管道

部位 油漆种类 干膜厚度
外表面
Im3土壤掩埋
无溶剂石墨烯涂料 500µm
内表面
Im1淡水浸泡
无溶剂石墨烯涂料 500µm

海工装备

部位 油漆种类 干膜厚度
CX极端的腐蚀性
大气区(离岸)
纯烯锌 80µm
纯烯锌中间漆 160µm
氟碳面涂 80µm
CX极端的腐蚀性
(浪溅和潮汐区域)
无溶剂石墨烯涂料 1000µm

应用领域

纯烯锌的成功应用案例

纯烯锌在福建漳州古雷石化园区,给CX极端腐蚀环境下的8公里电力管廊提供腐蚀保护,涂装面积超过50万平米。是目前已知石墨烯防腐涂料在极苛刻海洋环境下最大规模的应用案例,也是第一个在石化行业大规模应用的防腐案例。

石墨烯锌粉涂料的成功案例
石墨烯锌粉涂料的成功案例
石墨烯锌粉涂料的成功案例
石墨烯锌粉涂料的成功案例

在如此严苛的腐蚀环境下,隔壁的综合管廊采用传统富锌底漆,6年时间就开始维护,增加了运行成本,因停产检修给园区企业带来巨大的损失。电力管廊承担整个园区能源供给,采用纯烯锌进行防护,首次维护时间达30年以上,纯烯锌给园区节约维护费用,园区企业减少停产损失,创造效益达数亿元以上。

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